[发明专利]利用磁种去除煤系硬质高岭岩中的铁和钛的工艺

说明书

本发明为一种利用磁种去除煤系硬质高岭岩中的铁和钛的工艺，属于矿物加工工程。

煤系硬质高岭岩是一种和煤炭共生的铝硅酸盐矿物，存在于煤系地层中，有的为煤层的底板或顶板，也有的夹在煤层中，呈夹矸存在，这些矿石一般含高岭石在90％以上，通常是采煤过程中的付产品，经过手选而得，也可以单独开采。高岭岩原矿经粗碎、细碎、提纯、煅烧、超细粉碎等可得到造纸、涂料、塑料、橡胶工业的高档填料或颜料，具有很好的开发应用前景。但是因为煤系高岭岩普遍存在Fe₂O₃、TiO₂成分，影响最终产品的白度，而限制了这一资源的广泛应用，因此如何有效地除去煤系高岭岩中的Fe₂O₃、TiO₂杂质，成为本领域的技术关键问题。与煤系硬质高岭岩共生的铁、钛矿物通常为褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、钛铁矿等弱磁性或无磁性矿物，且铁、钛矿物多呈微细粒或浸染状嵌布，采用常规选矿方法，如分级、重选、磁选、浮选等，无法有效地捕捉到铁、钛矿物。

本发明的任务是针对上述煤系硬质高岭岩除铁、钛难的问题，根据电化学理论，调节欲去除目的矿物的表面电性，添加微细粒磁性种子，通过其本身的物理和化学作用，使磁性种子选择性的粘附于欲去除的目的矿物表面上，提高其磁性，然后采用磁选方法加以分离，提供一种效率高的磁种法除铁、钛工艺。

在叙述本发明之前，先将本发明所提到的零电点和磁种的概念解释如下：

零电点，矿浆中矿物表面和溶液之间存在着电位差，又称作表面电位，其电位Φ0与溶液中定位离子的浓度密切相关，Φ0为零时溶液中定位离子浓度的负对数值称为零电点，通常以PZC表示。如定位离子为H离子或OH离子，则Φ0为零时溶液的pH值就是零电点，在此pH条件下，矿物表面的电荷密度为零，即表面电性为零，每种矿物都有其特定零电位PZC，如褐铁矿、黄铁矿、赤铁矿三者零电点在6.5～6.7之间。当矿浆中pH＞PZC时，矿物表面荷负电；当矿浆中pH＜LZC时，矿物表面荷正电；当矿浆中pH＝PZC时，矿物表面电性为零。为此可根据某种矿物特定的零电点PZC值，来改变矿浆的pH值大小，使pH值大于、小于或等于矿物PZC，从而达到调节矿物表面荷电性的目的。

磁种，为带有磁性的微细粒子，可选择性在吸附到目的矿物表面，使目的矿物带有磁性，磁种有天然磁中和人造磁种之分，天然磁种是由天然的磁铁矿经磨细和磁选提纯制得，铁的品位在70％以上，细度小于6μm。人造磁种是由三价铁离子和二价铁离子按一定的比例，在氨水作缓冲溶液的条件下合成而得的铁氧体。

本方法所用人造磁种合成过程为：

称取17.9克FeSO₄·7H₂O和31.72克FeCl₃·6H₂O放入400ml的烧杯中，加200ml去离子水，充分溶解搅拌均匀，在搅拌下加入事先准备好重量百分比浓度为28％的61.2ml的NH₄OH溶液，即可合成干重为15克左右，粒径小于1μm的磁性胶体粒子，即人造磁种。取小量胶体称重，过滤干燥后再称重即可计算出该人造磁种胶体的干基含量。

以下按工艺流程将本发明内容详述如下：

(‘)将硬质高岭岩粉碎，加水磨细至粒径小于30μm，制成重量百分比60％的待用矿浆，达到使铁、钛杂质矿物与高岭石单体分离；

(2)将待用矿浆在400～500转/分的搅拌速度下加入分散剂，作为分散剂的物质有三种，a.六偏磷酸钠，加量重量百分比为0.1～0.3％，b.水玻璃，加量重量百分比为0.1～0.3％，c.焦磷酸钠，加量重量百分比为0.5～0.7％。分散剂的添加量以待加矿浆中的干粉量为基准，此时矿浆含水重量百分比为65～70％，搅拌时间为5～15分钟；

(3)采用酸、碱调整矿浆pH值范围为5～8，酸可采用盐酸或硫酸，碱可采用NH₄OH；

(4)；加入磁种，磁种用量分别为：a.人造磁种加入为干矿粉重量的0.05～0.30％，最佳范围为0.10～0.20％；b.天然磁种加入量为干矿为粉量的0.10～0.80％，最佳范围为0.20～0.50％；加磁种的同时，要求进行搅拌，转速为1400～1700转/分，搅拌时间为2～5分钟；

(5)磁选采用高梯度磁选机，磁场强度为1.0～1.8特斯拉，矿浆在磁场中作用时间为20～40分钟，磁选的矿浆重量百分比浓度为20～25％。